專利名稱：一種日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及溫室太陽能利用技術領域，尤其是涉及一種日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用方法及裝置。
背景技術：
目前，在我國的北方地區(qū)，尤其是在北緯35°到45°之間的地區(qū)，日光溫室是最主要的農業(yè)生產設施。日光溫室作為我國北方常用的溫室結構形式，其在溫室內環(huán)境的調控和太陽能的利用方面存在優(yōu)勢但也有一定的缺陷。我國現有的日光溫室結構形式相比于普通的單棟圓拱型溫室一個很大的區(qū)別在于，日光溫室有一個被設計專門用來儲存熱量的后立墻。但是在溫室的日常生產過程中，尤其是在白天天氣晴朗的條件下，由于溫室后墻建設材料自身儲熱能力的限制，并不能無限制地吸收照射到其表面的太陽能，因而在白天照射到日光溫室后立墻垂直面上的太陽能，有很大一部分被反射和散射到外部空間中，這部 地直接參加溫室內植物的光合作用，并未得到合理的利用。同時日光溫室較高的后立墻的存在也阻擋了后側建筑的光照，因而也降低了太陽能單位面積的利用率。反射和散射到日光溫室外部空間的太陽能降低了溫室太陽能綜合利用，造成了太陽能資源的浪費。中國專利CN201536524U介紹了一種多功能太陽能光伏溫室，該多功能太陽能光伏溫室在外觀形狀上與日光溫室類似，在溫室的屋頂設置可透光的光伏電池組件，雖然能夠在一定程度上實現對太陽能的綜合利用，但是光伏電池組件自身透光性能較差，將光伏電池組件安裝在溫室屋頂直接影響溫室內部光照強度的分布，尤其是在陰天外界光照強度較低的情況下，溫室內的光照條件無法滿足作物的生長。雖然光伏電池組件生成的電能可以用來人工照明，但是能量經過多次轉換反而降低了其利用效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對現有日光溫室自身的結構特點，為提高日光溫室綜合效益而提供一種日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置和方法，在保證溫室內作物生長過程中正常獲取光照的情況下，同時進行太陽能發(fā)電，提高日光溫室太陽能的綜合利用率，進而有效降低溫室生產成本。本發(fā)明日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置采用的技術方案是多個與溫室后立墻垂直面相平行的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜通過定位夾具間隔排列固定連接固定框架，固定框架是由一個上水平支架、一個下水平支架和兩個豎直支架組成的方形結構；水平支撐件水平設置，水平支撐件前端通過U型卡槽連接固定框架上端，水平支撐件后端通過金屬墊板固定連接溫室后立墻垂直面；豎向支撐件上端通過U型卡槽固定連接固定框架，豎向支撐件下端通過金屬墊板垂直固定連接日光溫室地面；多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜與電線連接構成并聯(lián)電路，電線與蓄電池連接，蓄電池再連接溫室生產和管理設備。本發(fā)明日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置的利用方法采用的技術方案是包括如下步驟(1)確定日光溫室前后跨度凡溫室后立墻垂直面的高度仏溫室左右開間總寬度Z ;確定后立墻的平均吸熱系數O·，根據跨度B確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜與溫室后立墻垂直面的距離 /;(2)選取高度Α7、寬度77和輻射透過率的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜，確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜距離溫室左右兩側墻的距離7和距離溫室地面的高度(3)根據公式M ./2. ( -1) + Μ·Π· · ^>α ·ΖΑτ , 11· +/2. ( -1) < ￡ - 2 ■ / ,確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄
膜的安裝個數和每兩個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜之間的間距12。本發(fā)明的有益效果是
I、本發(fā)明裝置利用光伏轉換技術將照射到日光溫室后立墻垂直面的部分太陽能轉化為電能，太陽能光伏發(fā)電元件在發(fā)電的過程中對照射到日光溫室種植區(qū)域的光照不存在影響，提高了溫室單位面積內太陽光的利用率，保證了種植作物能夠正常獲取光照，用于日光溫室照明補光等生產和管理環(huán)節(jié)。2、利用本發(fā)明裝置生成的電能，可以為日光溫室內的生產設施提供能源支持，減少能耗和溫室運營生產成本，提高經濟效益。3、本發(fā)明裝置安裝簡單，除太陽能光伏發(fā)電元件和蓄電池外，各主要構件均為鋁合金型材或者鍍鋅鋼材，取材簡便易加工；同時各個構件之間采用螺栓連接，方便安裝、拆卸和維護。4、本發(fā)明裝置在利用時，可根據日光溫室的自身建設規(guī)格選取不同尺寸的配件自由組合，自由安裝，布設方便，具有很強的靈活性和適應性。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明
圖I是本發(fā)明裝置結構主視 圖2是圖I中固定框架I結構放大示意 圖3是圖I的左視局部剖視 圖4是本發(fā)明裝置各構件幾何關系示意圖，其中，圖4a是圖I所示各構件幾何關系示意圖，圖4b是圖4a的左側視 圖中1-固定框架，2-太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜，3-豎向支撐件，4-U型卡槽，5-金屬墊板，6-定位夾具，7-電線，8-蓄電池，9-溫室生產和管理設備，10-后立墻垂直面，
11-日光溫室地面，12-水平支撐件，13-上水平支架，14-下水平支架，15-豎直支架，16-螺栓。
具體實施例方式如圖1-2所示，本發(fā)明裝置安裝在日光溫室內部，安裝位置靠近日光溫室后立墻垂直面10。有多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2間隔排列固定放置在固定框架I上，多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2與溫室后立墻垂直面10相平行。太陽能光伏發(fā)電玻璃是指在非晶硅、單晶體硅或者多晶硅太陽能電池的上下表面均覆蓋有玻璃的光伏發(fā)電玻璃，這主要是為了使太陽能電池與外界空氣隔離避免太陽能電池在溫室內潮濕的環(huán)境中被腐蝕；太陽能光伏發(fā)電薄膜也是指在太陽能電池的上下表面覆蓋有塑料薄膜的光伏發(fā)電薄膜。
在每個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2與固定框架I接觸的上下端對應位置處，均安裝有一個定位夾具6，多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2通過定位夾具6固定連接固定框架I。豎向支撐件3上端通過U型卡槽4固定連接固定框架1，豎向支撐3件下端通過金屬墊板5垂直固定連接日光溫室地面11 ;豎向支撐件3上端焊接有U型卡槽4，下端焊接有金屬墊板5。金屬墊板5通過螺栓與日光溫室地面11固定。固定框架I的下端安裝固定在U型卡槽4內。太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2與電線7連接，構成并聯(lián)電路。電線7與蓄電池8連接，蓄電池8再連接溫室生產和管理設備9，太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2在白天轉化生成的電能通過電線7，傳送到蓄電池8內存儲，蓄電池8利用存儲的電能為溫室生產和管理設備9工作提供能源。如圖2所示，固定框架I由一個上水平支架13、一個下水平支架14和兩個豎直支架15組成的方形結構。其中，上水平支架13和下水平支架14為截面尺寸相同的表面鍍鋅的角鋼，或者截面尺寸相同截面形狀為“L”形的鋁合金；豎直支架15為截面形狀為中空矩形的鋁合金。兩個豎直支架15端部分別通過螺栓16及相配的螺母與上水平支架13和下 水平支架14端部固定。如圖3所示，該裝置在水平方向上依靠水平支撐件12實現整個裝置工作位置的確定。水平支撐件12水平設置，水平支撐件12的前、后兩端分別焊接有U型卡槽4和金屬墊板5。水平支撐件12前端通過U型卡槽連接固定框架I上端，水平支撐件12后端通過金屬墊板5固定連接日光溫室后立墻垂直面10。金屬墊板5通過與螺栓16配合，將水平支撐件12固定在日光溫室后立墻垂直面10上。上水平支架13安裝在水平支撐件12 —端的U型卡槽4內。如圖4所示，日光溫室的前后跨度為凡日光溫室后立墻垂直面10的高度為仏日光溫室左右開間寬度為Z。安裝在日光溫室內的太陽能光伏發(fā)電利用裝置與日光溫室左右兩側墻之間的距離均為7，太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2距離日光溫室地面11的高度為A，太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2與日光溫室后立墻垂直面10之間的距離為A太陽能光伏發(fā)電利用裝置上安裝的每個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2高度為Α7，寬度為77，每兩個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2之間的間距相同均為7J 。太陽能光伏發(fā)電利用裝置上安裝的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜2的個數為η，間距數量為η-1。假設照射到日光溫室后立墻的太陽輻射能的日平均值為認安裝太陽能光伏發(fā)電利用裝置之前，日光溫室后立墻垂直面10在白天吸熱過程中吸收能量的日平均值為0，其中
Qi = ^-Q
a——平均吸熱系數，由溫室所處地理緯度和后立墻材質決定，根據經驗其取值范圍為 O. 3 O. 5。安裝太陽能光伏發(fā)電利用裝置之后，照射到后立墻的太陽輻射能為仏，其中
Q -—.Q + ^.,Q. β
2Al Jl Al = L-H A2 = k\-I2-{n-\)
權利要求
1.一種日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置，具有多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜，其特征是多個與溫室后立墻垂直面相平行的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜通過定位夾具間隔排列固定連接固定框架，固定框架是由一個上水平支架、一個下水平支架和兩個豎直支架組成的方形結構；水平支撐件水平設置，水平支撐件前端通過U型卡槽連接固定框架上端，水平支撐件后端通過金屬墊板固定連接溫室后立墻垂直面；豎向支撐件上端通過U型卡槽固定連接固定框架，豎向支撐件下端通過金屬墊板垂直固定連接日光溫室地面；多個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜與電線連接構成并聯(lián)電路，電線與蓄電池連接，蓄電池再連接溫室生產和管理設備。
2.一種如權利要求I所述日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置的利用方法，其特征是包括如下步驟 (1)確定日光溫室的前后跨度凡溫室后立墻垂直面的高度仏溫室的開間總寬度Z;確定后立墻的平均吸熱系數a，根據跨度B確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜與溫室后立墻垂直面的距離V; (2)選取高度Α7、寬度77和輻射透過率β的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜，確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜距離溫室左右兩側墻的距離I和距離溫室地面的高度力； (3)根據公式 確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜的安裝個數〃和每兩個太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜之間的間距12。
全文摘要
本發(fā)明公開一種日光溫室太陽能光伏發(fā)電利用裝置及方法，多個與溫室后立墻垂直面相平行的太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜通過定位夾具間隔排列固定連接固定框架，確定溫室的前后跨度、溫室后立墻垂直面的高度、溫室的左右開間總寬度、后立墻的平均吸熱系數、太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜與溫室后立墻垂直面的距離；再選取太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜，確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜距離溫室左右兩側墻的距離和距離溫室地面的高度；最后根據公式確定太陽能光伏發(fā)電玻璃或薄膜的安裝個數和每兩個之間的間距；將照射到日光溫室后立墻垂直面的部分太陽能轉化為電能，提高了溫室單位面積內太陽光的利用率，保證了種植作物能夠正常獲取光照。
文檔編號A01G9/26GK102715046SQ201210187520
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者孔鵬飛, 孫迎龍, 王為路, 王新忠, 閆潤 申請人:江蘇大學